锚网索耦合支护技术研究修改过

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1、极软岩层巷道耦合支护技术研宄摘要：极软岩巷道具有高地压、难支护和持续变形破坏的工程特征。本文通过对围岩变形破坏机理分析研宄，根据卸压、初次耦合支护和二次耦合支护的设计原理，确定极软岩耦合支护参数，并以牛马司煤业公司水井头矿412下山的软岩支护问题为研究对象设计耦合参数。通过矿压观测，证明本文设计的耦合支护参数有效的控制围岩的强烈变形，保证了巷道的稳定，具有显著的技术经济效益。关键词：极软岩巷道；耦合支护；卸压；矿压监测随着矿井开采深度的加大，地应力升高，出现各种极软岩层，包括全风化的岩石,半成岩，同时

2、围岩破碎区和塑性区加大，巷道的维护越來越困难11］。巷道不仅顶板下沉、两帮变形大，而且底鼓严重，返修率高。巷道的变形和多次翻修不仅大大增加了支护成本和工人的劳动强度，而且缩小了巷道有效通风断面，修理过程屮易发生冒顶等事故，给矿井生产带來严重的安全隐患。1工程概况涟邵矿业集团牛马司实业公司下属水井头矿井412下山标离-300m〜-500m。412下山主要岩性为砂岩、砂质泥岩，部分泥岩,薄层状，平均停度小于100mm岩层倾角较大，层间粘结强度小，各分层裂隙发育。由于岩石强度低，围岩松散、软弱，在中等或稍高

3、应力水平状态下就能产生较大的围岩变形，支护困难12］。该巷道曾釆用工字钢、U形钢、木棚等三种支护方式。道掘出后就剧烈变形，掘进初期每天两帮移近量达到30mm左右，2〜3个月后累计移近量达到500mm以上，1年以后一些地段巷道宽度只有1.2m左右，而且底鼓严重，每年起底1〜2次，每次起底量500mm，严重影响矿并的正常生产和安全，因此,巷道支护方式的研宂和改进成为该公司的重要课题。2岩石物理力学性质从412下山采样，岩性力深灰色砂质泥岩，进行了砂质泥岩的物理力学性质测试。2.1岩石的矿物成分测试采取的砂

4、质泥岩岩样采川X射线衍射图谱分析方法，得到典型岩样的矿物组成为：石英石占33.3%;蒙脱石占10.3%;绿泥石占20.5%;伊利石占15.4%;辨长石占20.5%。由于岩石中含有较多的蒙脱石，因而其遇水膨胀比较严重；同时由于含有伊利石和钾长石，伊利石遇水崩解，钟长石与水作用而形成岛岭石，岛岭石即有崩解性，又有一定的膨胀性［3］。因此，砂质泥岩属于膨胀性很强的软岩，它是导致巷道围岩人变形的一个重要的客观原因。2.2岩石的力学性能测试采用万能试验机和MTS815电液伺服机对岩石试件的弹性模量、强度等性质进

5、行开了测试，岩石单轴抗压强度平均为40MPa。图1为进行单轴压缩的全应力应变曲线。根据该曲线得到岩石的弹性模量力6378MPa。可见，砂质泥岩是一种较软且较脆的岩石，虽然其峰依强度不是太低，但其破坏后残余强度很低。图1宕石单轴压缩的全应力一砬变曲线Fig.lTheuniaxialcompressionstress-straincurvesofloading-and-unloadingcycle3锚网索耦合支护原理[3]3.1锚杆与围岩的作用机理在不同的阶段，锚杆与岩体相互作用机理有所不同。在早期阶段，

6、由于巷道顶板破坏范围较小，此吋锚杆的主要作用是控制顶板下部岩体的错动和离层失稳的发生;在中期阶段，岩层产生了一定的变形，由于岩石的流变效应，随着时间的推移，岩层强度不断降低，当锚杆深入稳定岩层时，其悬吊起主要地位，同吋由于锚杆的径向和切向约朿，阻止破坏区岩层扩容、离层及错位；在后期阶段，围岩变形加大，锚杆受力增大,设计合理惜况下，只要锚杆不产生破坏，围岩的稳定层仍在锚杆的控制范围A，仍可起悬吊作用。若岩层上移，使锚杆完全处于破坏岩层内，则锚杆和破坏岩体仍可形成承载圈，具有一定的承载能力。3.2锚杆与围

7、岩耦合作用分析由于岩体开挖，顶部岩体要向下移动、变形，下部岩体和上部岩体的变形大小是不同的，锚杆的存在，增大了岩体整体刚度，使岩体的变形更加协调，下部岩体变形比上部岩体的变形要大得多，此时锚杆就处于一种受拉状态，当锚杆顶端深入稳定岩体屮图2锚杆对岩体控制角及调动岩体范围Fig.2Thecontrolangleofboltonrockmassandtherangeofarouserockmass3.3锚W围岩耦合支护原理锚网和围岩的耦合作用十分重要，过强或过弱的锚网支护，都会引起局部应力集中而造成巷道破

8、坏。只有当锚网和围岩强度、刚度达到耦合时，变形才能相互协调。达到耦合的标志是围岩应力集中区在协调变形过程中，向低应力区转移和扩散，从而达到最佳支护效果。3.4锚索关键部位耦合支护原理锚索关键部位耦合支护就是根据位移反分析原理（在弹性均质条件下，若拱产生微小变形，则拱内壁各点位移分量与作用拱的围岩压力成正比，且各部分围岩压力（如分成若干部分的话）引起的位移符合叠加原理，确定支护系统二次组合支护的最佳时间段，在关键部位实施支护体和围岩的再次组合，最大限度地发